电路故障类型及原因分析

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　一、短路与断路现象分析
         
        　　电路故障类型，主要有两种，短路和断路。
         
        　　短路，又分为电源短路和用电器短路两种。
         
        　　1、电源短路，指导线不经过用电器而直接接到了电源的两极上。导致电路中电流过大，从而烧坏电源。这种情况是绝对不允许的。
         
        　　电源短路，如图两种情况，一种是开关闭合，导线直接接到电源两极上；另一种是开关闭合，电流表直接接到了电源两极上。
         
       

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        　　2、用电器短路，指的是串联的多个用电器中的一个或多个（当然不是全部）在电路中不起作用，这种情况是由于接线的原因或者电路发生故障引起的。这种情况一般不会造成较大的破坏。
         
       

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        　　用电器短路，从实验的角度给学生做如图所示的实验，学生观察到：闭合开关，灯泡L1、L2发光，当用一根导线并接到A、B两点之间，灯泡L2熄灭，灯泡L1变亮。事实告诉同学们，此时灯泡L2中没有电流流过，电流从电源正极流到A点后，只经过导线流到B点，再流过L1，回到电源负极。
         
        　　将这一现象上升到理论就是：从同一起点A到同一终点B，如果存在多条可能的通路，但其中有一条是导线，则电流只流经导线，不通过其他任一通路。这种现象表现出了自然界“最经济的原理”。
         
        　　断路，指电路断开的情况，可能是由于接触问题或者电流过大把用电器烧毁引起的。
         
        　　二、电路故障模拟实验
         
        　　如图所示，灯泡L1和灯泡L2串联在电路中，为了帮助同学们理解故障原因，分别做以下四个模拟实验：
         
       

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        　　实验一：模拟灯L1短路的情形，取一根导线并接到L1的两端，闭合开关，观察到灯L2发光，且亮度变亮，电流表示数变大，电压表无示数（被短路）；
         
        　　实验二：模拟灯L1断路的情形，将灯L1从灯座上取下来，闭合开关，观察到灯L2熄灭，电流表无示数，电压表示数变大，为电源电压；
         
        　　实验三：模拟灯L2短路的情形，取一根导线并接到L2的两端，闭合开关，观察到灯L1亮度变亮，电流表示数变大，电压表示数变大；
         
        　　实验四：模拟灯L2断路的情形，将灯L2从灯座上取下来，闭合开关，观察到灯L1熄灭，电流表无示数，电压表也无示数。
         
        　　三、判断故障的方法
         
        　　使用电压表、电流表、小灯泡、导线等都可以判断故障所在，以下举例说明。
         
        　　方法一、电压表检测法
         
        　　例1　在电学实验中，遇到断路时，常用电压表来检测。某同学连接了如图1所示的电路，闭合开关S后，发现灯不亮，为检查电路故障，他用电压表进行测量，结果是

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，则此电路的故障可能是（    ）
         
       

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        　　A．开关S接触不良
         
        　　B．小灯泡灯丝断了
         
        　　C．d、e间出现断路
         
        　　D．e、f间出现断路
         
        　　分析：观察电路，灯泡和定值电阻串联，闭合开关S后，发现灯不亮，说明发生断路故障。用电压表测量时，表与被测元件并联，相当于在被测元件旁又使电流有了一条路径。若被测元件通路，由于电压表电阻很大，等效于开路，对电路无影响，其示数为零；若被测元件断路，电流不能从元件通过，只能从电压表通过，因电压表的电阻很大，这个电流很小，灯泡不亮，但电压表有示数，且近似等于电源电压。本题中电压表测得

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，说明电源可提供3V电压；

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，说明a、d两点与电源两极相连的电路某处断开，

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，说明故障在d、e两点之间且为断路。选择C。
         
        　　方法二、导线检测法
         
        　　例2（06大连）如图所示，闭合开关S时，灯泡L1、L2都不亮，用一根导线的两端接触a、b两点时两灯都不亮；接触b、c两点时，两灯都不亮；接触c、d两点时，两灯都亮。则（    ）
         
       

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        　　A．灯

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断路
         
        　　B．灯

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断路   
         
        　　C．灯

短路
         
        　　D．开关S断路
         
        　　分析：闭合开关S时，灯泡L1、L2都不亮，说明电路发生断路故障。用一根导线的两端接触a、b两点时两灯都不亮，说明断路故障发生在灯L2和开关上；接触b、c两点时，两灯都不亮；说明断路故障发生在灯L1和开关上；接触c、d两点时，两灯都亮，排除灯泡故障，说明开关S断路，故选D。
         
        　　电流表、小灯泡的检测法与导线相似，电流表检测时要防止造成电源短路。
         
        　　四、典型练习题
         
        　　1．如图2所示的电路中，电源电压为6V，当开关S闭合后，只有一只灯泡发光，且电压表V的示数为6V，产生这一现象的原因可能是（    ）
         
       

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        　　A．灯

处短路
         
        　　B．灯

处短路
         
        　　C．灯

处断路
         
        　　D．灯

处断路
         
        　　2．如图3所示，当开关S闭合时，发现电流表指针偏转，电压表指针不动。该电路的故障可能是（    ）
         
       

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        　　A．灯

的接线短路
         
        　　B．灯

的接线短路
         
        　　C．灯

的灯丝断了
         
        　　D．灯

的灯丝断了
         
        　　3．在图4所示的电路中，电源电压不变，闭合开关S后，灯

、

都发光。一段时间后，其中一盏灯突然熄灭，而电流表、电压表的示数不变，产生这一现象的原因可能是（    ）
         
       

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        　　A．灯

短路
         
        　　B．灯

短路
         
        　　C．灯

断路
         
        　　D．灯

断路
         
        　　（以上3道练习题的答案分别是：B、A、D）